Question

硫酸亚铁是重要的亚铁盐，在农业上用作农药，主要治小麦黑穗病，还可以用作除草剂；在工业上用于染色、制造蓝黑墨水和木材防腐等。

（1）新制的绿矾（FeSO₄·7H₂O）是浅绿色的，但在空气中极易变成黄色或铁锈色的碱式硫酸铁[Fe(OH)SO₄]，写出该反应的化学方程式：       。

（2）已知FeSO₄在不同条件下分解得到产物不同，可能是FeO和SO₃，也可能是Fe₂O₃、SO₃和SO₂；SO₃熔点是16.8℃，沸点是44.8℃。

某研究性学习小组拟用下列装置进行实验探究“在加热条件下FeSO₄的分解产物”。

上述装置Ⅲ和Ⅳ用来检验气体产物。试回答下列问题：

①Ⅱ装置烧杯中水的温度应控制在    （选填“0℃、25℃、50℃”），装置Ⅱ的作用是            。

②装置Ⅲ中的试剂可以是         （选填序号，下同），现象是 ，则证明气体产物中含有SO₃；装置Ⅳ中的试剂可以是                   。

A．2mol/LNa₂CO₃溶液      

B．品红溶液       

C．0.5mol/L BaCl₂溶液        

D．0.5mol/LBa(NO₃)₂       

E.0.01mol/L KMnO₄溶液      

F．淀粉碘化钾溶液

③装置V中试剂为NaOH溶液，发生反应的离子方程式为              。

④为了检验固体产物成分，取反应后的固体于试管中，加稀硫酸溶解，将所得溶液分成两份，进行如下实验：

操作步骤	预期实验现象	预期实验结论
向其中一份溶液中加入		固体中含有Fe2O3
向另一份溶液中滴加2滴黄色K3[Fe(CN)6]溶液	产生蓝色沉淀

⑤若用22.8g FeSO₄固体做实验，完全分解后，得到11.2g固体，其中Fe₂O₃的质量分数=       （精确到0.1%）

Answer

（1）4FeSO4·7H2O + O2 = 4Fe(OH)SO4 +26H2O；

（2）①50℃，防止产生倒吸（或“用作安全瓶”）

②C，产生白色沉淀，B、E ；③SO2 +2OHˉ=SO32ˉ+H2O；

④

操作步骤

预期实验现象

预期实验结论

KSCN溶液(或硫氰化钾溶液)

溶液变成血红色

固体中含有FeO

⑤35.7%。

【解析】

试题分析：(1)新制的绿矾（FeSO4·7H2O）在空气中极易变成黄色或铁锈色的碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]，Fe2＋被空气中的氧气氧化成Fe3＋，则该反应的化学方程式是4FeSO4·7H2O + O2 = 4Fe(OH)SO4 +26H2O；

(2)①SO3的沸点是44.8℃，当温度高于44.8℃时三氧化硫为气体状态，把试管浸泡在50℃的热水浴中能防止SO3液化或凝固，产生的气体极易和溶液反应时，会产生倒吸，所以装置II的试管能防止溶液倒吸入装置Ⅰ中（或安全瓶），因此Ⅱ装置烧杯中水的温度应控制在50℃，装置Ⅱ的作用是防止产生倒吸（或“用作安全瓶”）；

②装置III是检验是否有三氧化硫生成，可以选用氯化钡溶液，如果有白色沉淀生成说明有三氧化硫；装置IV是检验是否有二氧化硫，二氧化硫能使品红褪色，也能使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以可以选用二者来检验二氧化硫；

③二氧化硫会污染空气，所以要用氢氧化钠溶液来吸收剩余的二氧化硫，其反应的离子方程式为：SO2 +2OHˉ=SO32ˉ+H2O；

④检验三价铁离子用硫氰化钾溶液，溶液变红色，证明有三价铁离子，进而说明固体产物中含有氧化铁；检验二价铁离子用K3 [Fe(CN)6 ]溶液，溶液中生成蓝色沉淀，说明有二价铁离子，即证明固体产物中含有FeO；

⑤反应过程中FeSO4固体分解为二氧化硫、三氧化硫、FeO、Fe2O3 ，完全分解后得到11.2g固体为氧化铁和氧化亚铁，质量减少的为二氧化硫和三氧化硫的总质量，设生成的二氧化硫为xmol，三氧化硫为ymol，根据硫元素守恒，则x+y=22.8g÷152g/mol=0.15mol，64x+80y=22.8g-11.2g=11.6g，解得：x=0.025，y=0.125，FeSO4固体分解，每生成1mol二氧化硫时硫元素得到2mol电子，每生成1mol Fe2O3时铁元素失去2mol电子，所以生成的二氧化硫与氧化铁的物质的量相同，则Fe2O3的物质的量为0.025mol，其质量为0.025mol×160g/mol=4.0g，质量分数为：(4.0g÷11.2g)×100%=35.7%。

考点：考查亚铁离子和三价铁离子之间的相互转化、性质及实验方案的设计、评价和有关计算的知识。